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走近软包装无溶剂胶黏剂

时间:2018-11-12 14:54:11来源:科印网作者:吕忠元

  1974年,德国Herbert公司首次推出了无溶剂复合工艺,距今已有40余年历史。该工艺因具备良好的经济性、环保性、高效性等突出优点而备受青睐。保守估计,在?#35775;?#31561;发达国家无溶剂复合的加工量已经达到60%以上。而在国内,1985年北京化工研究院引进了国内第一台无溶剂复合设备,并开始进行相应胶黏剂的开发。但是直到2008年,国内无溶剂复合产?#31561;?#26410;能真正发展起来。?#31185;?#21407;因,主要是设备、胶黏剂等长期依靠进口,无溶剂复合成本优势不明显,造成软包装企业引进无溶剂复合设备的动力不足;同?#20445;?#24037;艺经验积累不足、无溶剂复合人才极度匮乏,这些也都严重制?#21058;?#22269;内无溶剂复合技术的发展。然而2009年后,国内无溶剂复合设备安装量开始逐年增长,尤其是自2012年开始,国内无溶剂复合设备安装量出现?#21496;?#21943;式增长,由最初的40余台,发展到如今的1000余台。万华化学(北京)有限公司作为最早一批?#24230;?#21040;国产无溶剂胶黏剂研发的企业之一,深刻地认识到,这与国产无溶剂复合设备、胶黏剂厂商等在无溶剂复合技术开发方面的不懈努力密不可分。

  应用领域

  时至今日,无溶剂复合的应用范围已不再局限于简单的塑塑复合,而是已经涵盖绝大部分干轻包装,并逐步向中高端、功能化方向发展。这里就从使用角度来做一个简单归纳。

  1.干轻包装

  无溶剂复合的主战场,包括简单的塑塑包装(如BOPP/CPP等)、镀铝包装(BOPP/VMCPP及BOPP/VMPET/PE等)等。该类型包装的无溶剂复合工艺已经非常成熟,流平性佳的通用型无溶剂胶黏剂在此类型包装上最为适用。

  2.重包装

  典型包装结构是PA/PE,在东北地区大米包装中十分流行。此类包装结构对于复合牢度要求较高,目前主流的通用型无溶剂胶黏剂基本能满足此类包装的结构需求。

  3.水煮包装(100℃)

  包括PA/PE、PET/PE等结构,目前国内很多胶黏剂厂商的通用型无溶剂胶黏剂一般?#25216;?#23481;此项功能。在该领域,无溶剂复合?#19981;?#26412;实现了100%的替代率。

  4.半高温蒸煮包装(121℃)

  截至目前,无溶剂复合基本上只应用在塑塑结构上,例如PA/RCPP、PET/PA/RCPP等。而对于?#20102;?#32467;构,各大胶黏剂厂商也在重点攻关,例如万华化学(北京)有限公司的高温蒸煮专用胶WANNATE6099A/WANEXEL799B便是此方面的先行者,并已经在终端?#31361;?#22788;小批量试用通过。值得指出的是,这里的?#20102;?#32467;构在蒸煮包装的应用主要是指内层;而对于?#20102;?#32467;构的外层复合,则需要胶黏剂厂商、软包装企业等多方共同协作才能解决。不过,相信在不久的将来,无溶剂复合工艺也会普遍应用于这一结构。

  5.纸塑/纸铝包装

  此类型包装是无溶剂复合领域较为特殊的一类,不同于上述结构,纸塑/纸铝包装主要使用单组分胶黏剂、湿固化的方式;而视纸张情况,?#37096;?#20351;用双组分胶黏剂复合。值得一提的是,近年来随着“三只松鼠”“良品铺子”等电商品牌的盛行,此类型包装的需求量大幅提升。

  以上是对无溶剂胶黏剂在软包装领域主流应用的介绍,而伴随着技术的发展,无溶剂复合必然会被应用到更多领域中,让我们拭目?#28304;?/p>

  现存问题

  虽然经过?#30340;?#21516;仁的不懈努力,无溶剂复合的应用已经实现了跨越式发展,但是综合来看,在?#23548;?#20351;用中仍会出?#24544;?#20123;问题。

  1.外观

  外观问题需要从两方面来阐述。其一,对于普通干轻包装,无溶剂复合已经非常成熟,但由于无溶剂胶黏剂初黏力小、上胶量低等特点,所以在?#23548;?#20351;用中偶然会出现白点、气泡等外观问题。这就要求软包装企业在?#23548;?#24212;用中做好工艺控制,同时选用低黏型无溶剂胶黏剂,加强“二次流平”,有助于上述问题的解决。其二,对于高阻隔结构,例如PET/VMPET、PET/AL等,使用无溶剂复合往往会出现白点等复合外观问题,这一类产品需要从设备、工艺、胶黏剂、油墨、膜材等多方面进行多重有效控制。现阶段来看,无溶剂复合尚不具?#22797;?#35268;模推广应用的条件。

  2.耐温性

  目前市场上的无溶剂蒸煮胶,一般可?#26376;?#36275;半高温121℃塑塑结构的蒸煮需求。但是对于?#20102;?#32467;构,甚至是高温135℃的蒸煮要求,却几乎无法满足。?#19978;?#30340;是,该领域已经有了对应的产品在市场上小范围的推广及应用。

  3.爽滑性

  爽滑性的问题集中表现在内层膜为CPP或PE?#20445;?#23588;其是后者。在使用无溶剂复合且熟化后,膜材的爽滑性大幅下降,特别是在一些制袋品种上,出现了不开口的问题,给下游?#31361;?#36896;成了很大影响。目前部分胶黏剂厂商已经开发了低摩擦系数的无溶剂胶黏剂产品,软包装企业应注意甄别自身需求,选择合适的无溶剂胶黏剂;同时也应做好膜材质量的控制及熟化条件的掌控。

  4.油墨匹配性

  由于无溶剂胶黏剂均为常温或低温涂布,所以在体系设计上,其分子量往往较小,因而?#23376;?#27833;墨发生匹配性问题。特别是满版印刷的镀铝结构上,无溶剂胶黏剂可能会与油墨发生相容性问题,造成大批量产品的损失。这就要求软包装企业在使用油墨或胶黏剂前,必须做好充分的产前试验,更换油墨或胶黏剂需慎重,另外也要特别注意冬季溶剂残留的控制。

  5.质量稳定性

  评价无溶剂胶黏剂产品的优劣,最为重要的标准之一便是其质量稳定性。市场上部分无溶剂胶黏剂产品,有时会出现批次间质量不稳定的问题。除与企业自身品控水平不高有关外,还有一个重要原因是其过分?#38750;?#20302;成本,对原料等要求不高。比如?#30340;?#32463;常遇到的气味问题,往往是由于采购了价低质差的原料,造成无溶剂胶黏剂气味大,最终导致复合制品中长期残留胶黏剂气味,给软包装企业造成?#21496;?#39069;损失。因此,软包装企业在选择胶黏剂厂商?#20445;?#38500;了考虑价格、单次试样结果等因素的同?#20445;?#20063;应多关注企业的整体实力。目前一些胶黏剂厂商在采购这些特殊原料?#20445;?#20250;设定非常严格的气味检测工序,进而保证了每批产品高度的质量稳定性。

  发展趋势

  近些年来,无溶剂复合技术在国内有了?#29615;?#29467;进的发展,那?#27425;?#26469;无溶剂复合的发展会有哪些新的动向呢?笔者在这里简单谈谈?#32422;?#30340;几点浅见。

  1.一体化

  现在市场上的无溶剂胶黏剂产品已经非常丰富,国内的胶黏剂厂商已经超过50家;针对不同需求,每家企业又有多款产品在市场上推广。而中国的软包装企业以小微企业为主,往往1家企业只有1台无溶剂复合设备;且设备结构复?#21360;?#38656;求多样,无溶剂复合时频繁切换胶黏剂的时间成本太高,并不现实。“一体化”需求也便由此产生。能否开发一款产品,既能满足镀铝、低摩擦系数、高油墨匹配性,?#26448;?#28385;足蒸煮等要求呢?国内主流胶黏剂厂商已经开始朝着这个方向发展,部分厂家甚至已经推出了市场化的产品,可以想见,未来类似的产品肯定会越来越多地被推向市场,产品的兼容性也会愈发全面。

  2.功能化

  无溶剂复合技术的发展之路,本质上是干式复合技术被逐步取代的过程。而在干式复合胶黏剂方面,至今仍然有无溶剂胶黏剂无法逾越的技术壁垒——功能胶,包括耐辛辣、耐溶剂、135℃?#20102;?#33976;煮胶等。这个领域技术?#20598;?#39640;,非常考验胶黏剂厂商的技术功底。所以笔者认为,凡有?#37117;?#20043;企业,必已在此方向上展开了相应的研究和技术储备。未来一旦此领域有了突破性进展,那么无溶剂复合几乎可以实现对干式复合100%的替代,当然这还需要软包装行业同仁们共同努力、协作,方有望实现。

  3.安全性

  近年来,食品安全相关问题日益突出,且伴随着新国标GB 9685-2016《食品安全国家标准 食品接触材料及制品用添加剂使用标准》的推出,食品软包装行业对于毒害物质的要求也愈发严格。其中,作为致癌物的初级芳香胺(PAA)类物质备受关注,那么如何来有效控制PAA迁移问题,以提升无溶剂胶黏剂的安全性呢?

  从无溶剂胶黏剂设计角度来讲,需要设计和调整分子结构,进而实现PAA可控且快速的衰减,这其中需要配合一套完整的施工工艺。与此同?#20445;部?#32771;虑向体系中引入脂肪族异氰酸酯,进而从源头上规避PAA问题。

  从工艺角度来讲,双头涂布工艺的出现或许可以解决该问题。该工艺在2016年6月德鲁巴展会上一经提出,即受到了业界的热?#26131;?#25447;。其以A/B组分各自涂胶的方式,完美解决了存盘时间和固化速度之间的矛盾点,从而使无溶剂复合的效率大幅提升,同时号称可以解决PAA迁移等无溶剂复合难题。在短短几个月之后,国内部分设备厂商和胶黏剂厂商?#36861;?#25512;出了适应双头涂布工艺的无溶剂复合机及胶黏剂。但在两年后的今天,笔者依然认为,此工艺尚不成熟,待解决的问题包括但不限于以下几点。

  (1)混胶均匀性。单纯的机械压合能否保证A/B组分彻底混合均匀?如若不能,?#31361;?#24102;来假干的风险,而过量异氰酸酯组分残留,?#31080;?#36896;成PAA迁移问题更为突出。

  (2)配比可控性。由于是A/B组分各自上胶,那么配比的控制就由上胶量的精度来控制。而无溶剂上胶?#31185;?#36941;很低,微小的上胶量波动?#31361;?#24102;来巨大的配比差异;而且不同的位置,配比也会出?#32622;?#26174;差异,那么最终复合效果的稳定性如何来保证?

  (3)特殊结构适用性。一些厂家宣称双头涂布工艺可以解决高阻隔结构的复合外观问题,虽然理论上有一定道理,但至今没有连续稳定使用的案例,所?#28304;?#38382;题仍有待考察。

  综上,笔者认为在环保形势日趋严峻的形势下,无溶剂复合行?#31561;?#28982;有着良好的发展前景。但机遇和挑战并存,未来无溶剂复合技术的发展已经由相对原始的扩张性发展,逐步转变为向高端化、功能化方向发展;同时也更需要胶黏剂厂商、设备厂商和软包装企?#31561;?#26041;通力协作,才有望在不久的将来实现对干式复合工艺的整体替代。


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